内阻与有用功率

电池为什么会掉电压

内阻是电源内部对电流的阻碍，会让接上负载后的端电压降低。负载是使用电能的电路；毫安（mA）是千分之一安培，瓦特（W）是功率单位。

实验台

改变电路设置，预测读数，再检查挑战结果。这些是教学模型，每课都会说明模型的假设。

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工作原理

理想电压源加固定内阻模型。不模拟电池化学、剩余电量、发热或续航。

Vs 是源电压，Ri 是内阻，RL 是负载电阻，I 是电流。I = Vs/(Ri + RL)；负载电压 = I × RL。负载功率 = I² × RL；内部损耗 = I² × Ri。

难度

搭建 · 搭建电路
开启电源，设为 9 V、内阻 2 Ω、负载 100 Ω。读出约 8.824 V。
需要提示？
Vs = 9 V; Ri = 2 Ω; RL = 100 Ω → 8.824 V
探索 · 改变一个参数
在 9 V、内阻 5 Ω 下，使负载电压至少 8.5 V，电流至少 50 mA。
需要提示？
Vs = 9 V; Ri = 5 Ω; RL = 100 Ω → 8.571 V; 85.714 mA
独立解题 · 完成挑战
在 9 V、内阻 10 Ω 下，向负载提供 1.2–1.4 W，同时内部损耗不超过 0.35 W。
需要提示？
Vs = 9 V; Ri = 10 Ω; RL = 40 Ω → 1.296 W; 0.324 W

延伸阅读与电路配方

电源空载时可能看起来正常，一有电流就掉电压：只测一次电压不能判断内阻。

Ri 为正且负载值不受限制时，本模型在 RL = Ri 处达到最大负载功率。此时一半功率损耗在内部，最大功率不等于最高效率；滑块范围可能无法达到该条件。

负载电阻越小，要求的电流越大，并不意味着电源负担更小。